WO2007016998A1 - Surface-modified elastomer sealing element with reduced hydrocarbon permeation and method for its production - Google Patents

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WO2007016998A1
WO2007016998A1 PCT/EP2006/005732 EP2006005732W WO2007016998A1 WO 2007016998 A1 WO2007016998 A1 WO 2007016998A1 EP 2006005732 W EP2006005732 W EP 2006005732W WO 2007016998 A1 WO2007016998 A1 WO 2007016998A1
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WO
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elastomer
base
modified
seal member
sealing element
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/005732
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German (de)
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Inventor
Ralf Salameh
Original Assignee
Federal-Mogul Sealing Systems Bretten Gmbh
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00—Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/12—Chemical modification
    • C08J7/126—Halogenation

Definitions

  • the present invention relates to surface modified elastomeric gaskets having reduced hydrocarbon permeation, particularly cylinder head gaskets and oil pan gaskets, and a method of making and using the same.
  • sealing elements with improved permeation behavior is based on designing sealing elements based on new polymers.
  • a disadvantage with sealing elements based on new polymers is that the starting materials for such seals have comparatively high material costs, so that these newly developed seals can not be provided to consumers as inexpensively as is the case with seals based on conventional, proven elastomers Case is.
  • the material properties, especially in a long-term use under different conditions, not yet completely known is also known.
  • Another disadvantage of such sealing elements is that they can not be used on the experience in the production of the known elastomeric gaskets and the existing systems for the production of the proven elastomeric gaskets can not be used.
  • seal assemblies in which elastomers are combined, for example, with metal or ceramic elements.
  • seals are relatively expensive to manufacture and can therefore not be provided in a cost-effective manner to consumers.
  • the present invention therefore has for its object the provision of sealing elements which have a reduced permeation of fuels and oils, in particular of hydrocarbons, which sealing elements do not cause high costs and which should be based on sealing materials of the prior art, so that proven manufacturing techniques and Production materials can still be used. Furthermore, the aim is to make it possible to provide sealing elements which have a reduced permeation of fuels and oils, in particular of hydrocarbons, only in a selected subarea in order to be able to design application-specific sealing elements. In addition, it should be taken into account that when optimizing the permeation behavior in the case of elastomers, various factors have to be taken into consideration, such as the polymer type, the temperature, the filler type and concentration and the permeation medium. Consequently, the resulting interactions are difficult to predict and require complex matching of the various choices in the design of sealing elements.
  • a surface-modified sealing element comprising a base sealing element, wherein the base sealing element is formed at least partially from base elastomer material, and wherein the base Elastomeric material selected from the group consisting of: acrylate rubber (ACM), ethylene-acrylate rubber (AEM), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR / HNBR), ethylene-vinyl acetate copolymers (EVM), fluoro rubber (FPM) Thermoplastic elastomers (TPE), silicone, and combinations thereof, characterized in that the surface modified seal member has reduced permeability to gaseous and / or reduced permeability to liquid hydrocarbons or fuel / oil components as compared to the non-surface modified base seal member wherein the surface modification comprises the base seal member at least partially having a layer selected from the group consisting of base elastomer surface modified by gas phase fluorination, coating applied by coating with a coating elastomer mixture Fluid form, wherein the Be
  • the present invention provides a method of manufacturing a surface-modified seal member, comprising: providing a base seal member formed at least partially of base elastomeric material, modifying at least a part of the surface of the base seal member such that the thus obtained surface-modified seal member has reduced permeability to gaseous and / or liquid hydrocarbons or fuel / oil components compared to the non-surface modified base seal member, wherein modifying at least a portion of the surface of the base seal member comprises one of the following steps: modifying the surface of the base seal member by gas phase fluorination, coating the base seal member with a coating elastomer mixture in fluid form, wherein the coating elastomer is selected from the group consisting of elastomers having a lower permeation coefficient than the base elastomer, blends comprising a lower permeation-rate elastomer than the base elastomer and polytetrafluoroethylene, and polytetrafluoroethylene.
  • the present invention therefore offers the advantages of providing sealing elements based on well-known seals of the prior art so that proven materials and manufacturing techniques can continue to be used in the manufacture of sealing elements. It should be particularly emphasized that the seals according to the invention not only have very good properties in sealing against liquid fuels and oils, in particular hydrocarbons, but in particular also markedly reduce the permeation of gaseous fuels and oils. Of particular advantage, the present invention will be for seals in the engine area, especially in oil seals, as this type of construction and depending on the operating conditions of the engine fuel inputs of up to 20% may arise.
  • permeation is understood to mean the passage of gaseous or liquid substances through a porous solid, for example through a seal.
  • the term "reduced permeability to gaseous and / or reduced permeability to liquid hydrocarbons or fuel / oil components” as used in the present application may be tested by various measuring methods known to those skilled in the art.
  • the amount of hydrocarbons or fuel / oil components that has passed through a seal member (or a seal material portion) in a certain period of time is determined, and a seal member (or seal material portion) is subjected to surface modification with a same seal member (or seal material portion) after performing the surface modification is compared.
  • Suitable test methods are in particular the standard test method according to ASTM D814-95 for determining a vapor permeation or the method according to DIN 53532 for the measurement of a liquid permeability.
  • the coating elastomer may have, for example, at least 5%, preferably at least 10%, preferably at least 30% lower permeation coefficient.
  • the sealing element according to the invention or a corresponding, surface-modified region of the sealing element can, for example, have at least 5%, preferably at least 10%, preferably at least 30%, in particular at least 50% reduced permeability to gases or one, for example, at least 5%, preferably at least 10%, preferably at least 30%, in particular at least 50% have reduced liquid permeability.
  • gasket as used in the present invention includes both gaskets, such as engine cylinder head gaskets, oil pan gaskets, suction gaskets or gearbox gaskets, cover gaskets, etc., but also, in the broadest sense, any element that functions as a separation and / or transition between two or more elements of metal, alloy, ceramic and / or glass or as a seal of an element of metal, alloy, ceramic and / or glass to a fluid, in particular water, fuels, oils can be used.
  • fuels includes both diesel and gasoline fuel grades, as well as vegetable oils and vegetable oil esters, such as rapeseed oil or rapeseed oil methyl ester.
  • oils includes, among others, engine oils and, in particular, engine oils comprising hydrocarbons.
  • fuel / oil component means one or more of any compounds present in a fuel / oil as defined above.
  • the sealing elements according to the invention can be used either completely or only partially in some areas.
  • surface modification which results in reduced permeability to gaseous and / or reduced permeability to liquid hydrocarbons or fuel / oil components, which provides for increased utilization bandwidth and allows the design of low wall thickness seal members yet having suitable permeability or permeability characteristics exhibit.
  • the surface-modified sealant of the present invention is fabricated from a base seal member made in accordance with best practices in the art.
  • This base sealing member is at least partially made of elastomeric material, with reference being made to the elastomeric material of the base sealing member in the present specification as the base elastomeric material.
  • Such a base sealing element as described above is provided with a surface modification according to the invention, wherein the surface modification causes the surface-modified sealing element to have reduced permeability to gaseous and / or reduced permeability to liquid hydrocarbons or fuel / oil components compared to the non-upper Having surface-modified base sealing element.
  • the surface modification comprises the base seal member having a layer selected from the group consisting of base elastomer surface-modified by gas-phase fluorination, layer applied by coating with a coating elastomer mixture in fluid form, the coating elastomer being selected consisting of the group consisting of elastomer with a lower permeation coefficient than the base elastomer, mixture comprising Elastomer with lower permeation coefficient than the base elastomer and polytetrafluoroethylene, and polytetrafluoroethylene.
  • coating elastomeric mixture in fluid form means a mixture comprising at least one coating elastomer dissolved or suspended in a liquid or gaseous fluid.
  • gaskets that consist of only one or more elastomeric materials
  • the gasket may also be combined with other materials, such as one or more metal (s) or alloy (s).
  • Very good results and high applicability offer, for example, surface-modified sealing elements in which as a base sealing element, for example, elastomer seals without support frame, T-profiles, I-profiles, elastomer seals with support frame, molded profiles and profiles with internal support frame, flat gaskets with sheet metal supports, especially flat gaskets with sheet metal supports, in which the sealing areas are applied on both sides, that is to say on at least two sides of the sheet metal carrier.
  • a base sealing element for example, elastomer seals without support frame, T-profiles, I-profiles, elastomer seals with support frame, molded profiles and profiles with internal support frame, flat gaskets with sheet metal supports, especially flat gaskets with sheet metal supports, in which the sealing areas are applied on both sides, that is to say on at least two sides of the sheet metal carrier.
  • sealing element according to the invention is particularly suitable for the production of oil sump seals, oil sump seals, cylinder head gasket or Sauganlagensystem seals.
  • the sealing elements according to the invention have a combination of materials which have both a reduced permeability to fuels and oils, as well as the other necessary properties met, which are made in this area of sealing elements. It should be emphasized that it is by no means obvious to a person skilled in the art that it is possible to obtain sealing elements which are protected by surface Modification obtained without assuming that at the same time other properties necessary for use as a sealing element are lost.
  • surface-modified sealing elements can be produced in which the layer covers only a portion of the outer surface of the sealing element.
  • the method according to the invention for producing a surface-modified sealing element initially comprises the step of providing a base sealing element, which is formed at least partially from base elastomer material.
  • a base sealing element which is formed at least partially from base elastomer material.
  • the method according to the invention comprises the step of modifying at least a part of the surface of the base sealing element in such a way that the surface-modified sealing element has a reduced permeability to gaseous and / or liquid hydrocarbons in comparison to the non-surface-modified base sealing element can be achieved by the procedures described below.
  • a first possibility for modifying at least a part of the surface of the base sealing element is that at least a part of the surface of the base sealing element is modified by gas phase fluorination.
  • the base gasket is exposed to a fluorine-containing atmosphere to form a modified surface layer on the gasket surface.
  • This modified surface layer acts as a diffusion barrier and reduces hydrocarbon permeation through the seal.
  • the layer thickness and thus the barrier properties of the modified seal can be influenced.
  • a control of the temperature, the pressure, the fluorine concentration and the reaction time takes place.
  • the flow rates of the gases used in the process can be controlled by means of mass flow controllers.
  • the choice of the degree of purity of the gases used, as well as the use of other gases, such as nitrogen or noble gases, can be made according to the general knowledge of a person skilled in the art.
  • parts to be treated may be introduced into a vacuum reaction chamber, which then undergoes gas phase fluorination in accordance with conventional techniques.
  • a vacuum is initially produced in the vacuum reaction chamber, then fluorine, for example, supplied in the form of a fluorine-nitrogen mixture.
  • fluorine for example, supplied in the form of a fluorine-nitrogen mixture.
  • the reactive gas mixture is then removed from the vacuum reaction chamber.
  • a gas phase fluorination even at temperatures in the room temperature range for example 15 0 C to 35 0 C can be performed so that the base body of the seal is not subjected to strong thermal stress, which in turn the material properties and the could negatively influence the load behavior of the basic body.
  • fluorine is a highly reactive element so that fluorine can react in a controllable manner with virtually all inorganic and organic compounds without further activation.
  • hydrogen atoms are substituted by fluorine atoms during the reaction at the polymer surface, that is, the polymer surface is modified to form other chemical bonds.
  • gas phase fluorination has hitherto been used, in particular, to activate polymer surfaces to provide better adhesion of paints, adhesives and coatings.
  • a use for surface modification of an elastomer-based seal member has not heretofore been known, particularly since it was considered that such a seal would not have sufficient long-term stability for use for months or years and a deterioration of other material properties required for seal members was feared.
  • Another approach that enables surface modification of a seal member in a method of the present invention is to at least partially coat the surface of the seal member with an elastomer having a lower permeation coefficient with respect to hydrocarbons, fuels, or oils than the base seal member.
  • one (or more) coating elastomer (s) is dissolved in a suitable fluid, such as, for example, methyl ethyl ketone MEK (CH 3 COCH 2 CH 3 ).
  • a suitable coating elastomer is, for example, FPM (Flour rubber), which inherently has a low hydrocarbon permeation rate compared to other elastomers.
  • the viscosity and the solids content of the solution is adjusted via the solvent to the subsequent processing processes (eg spraying or dipping).
  • the coating can be applied, for example, in a dipping process or in a spraying process.
  • coatings based on a fluororubber elastomer show particularly good results.
  • the coating elastomer blend in fluid form may also comprise polytetrafluoroethylene in addition to a suitable coating elastomer having a lower permeation coefficient than the base elastomer. This will increase the barrier effect of the surface modified layer increases. Particularly advantageous results were achieved in this case with a use of fluorine rubber elastomer in combination with polytetrafluoroethylene as a coating elastomer. Also in this case, the coating can be applied, for example, in a dipping process or in a spraying process.
  • a coating of the surface of the sealing element can be carried out with polytetrafluoroethylene.
  • polytetrafluoroethylene is dissolved or suspended in a fluid applied to the surface of the sealing element.
  • the coating can be applied, for example, in a dipping process or in a spraying process.
  • the fluid can simultaneously play the role of binder between the surface of the gasket and PTFE to give a uniform coating.
  • the coating elastomer mixture in fluid form can comprise not only a coating elastomer but also other coating elastomers or auxiliaries and additives known to the person skilled in the art.
  • acrylate rubber ACM
  • ethylene acrylate rubber AEM
  • NBR / HNBR acrylonitrile-butadiene rubber
  • EVM ethylene-vinyl acetate copolymers
  • FPM fluororubber
  • TPE thermoplastic elastomers
  • the inventive method can also be carried out when the Base sealing element in addition to the at least one base elastomer material comprises at least one element made of metal or alloy.
  • a protective layer removable after completion of surface modification may optionally be introduced onto the metal or alloy prior to surface modification, as per the skill of the art.
  • the method according to the invention has proven particularly advantageous if the surface-modified sealing element is an oil sump gasket, an oil sump gasket, a cylinder head gasket or a suction system system gaskets.
  • the method according to the invention further offers the possibility that the step of modifying the surface is carried out either on the complete surface of the sealing element or only on a part thereof. This offers the particular advantage that sealing elements with thin wall thicknesses can be formed, which nevertheless have a suitable permeation and permeability behavior.
  • the present invention further relates to the use of a surface modified elastomeric material in a sealing member, wherein the surface modified elastomeric material has reduced permeability to gaseous and / or reduced permeability to liquid hydrocarbons as compared to the non-surface modified elastomeric material, the surface modified elastomeric material comprising a layer, selected from the group consisting of base elastomer surface-modified by gas phase fluorination, coated by coating with a coating elastomer in fluid form, the coating elastomer selected from the group consisting of elastomers having lower permeation coefficients than the base Elastomer comprising blend, a lower permeation coefficient elastomer than the base elastomer and polytetrafluoroethylene, and polytetrafl uorethylene.
  • the base elastomeric material may be, for example, For example, acrylate rubber (ACM), ethylene-acrylate rubber (AEM), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR / HNBR), ethylene-vinyl acetate copolymers (EVM), fluororubber (FPM), thermoplastic elastomers (TPE) 5 silicone and combinations thereof.
  • ACM acrylate rubber
  • AEM ethylene-acrylate rubber
  • NBR / HNBR acrylonitrile-butadiene rubber
  • EVM ethylene-vinyl acetate copolymers
  • FPM fluororubber
  • TPE thermoplastic elastomers
  • sealing elements according to the invention and the surface-modified elastomeric materials to be used according to the invention are particularly suitable for use in an arrangement in which the sealing element or parts thereof are at least temporarily in contact with liquid and / or gaseous fuels or oils, in particular gaseous hydrocarbons.
  • a sealing element according to the invention despite reduced permeability to gaseous and / or reduced permeability to liquid hydrocarbons or fuel / oil components does not lose their simultaneously required elastomeric properties and therefore the Sealing function is not affected.
  • Such retention of certain properties and simultaneous positive modification of other properties was not foreseeable by a person skilled in the art, but rather to be regarded as positively surprising.

Abstract

The present invention relates to a surface-modified elastomer sealing element with reduced permeation to hydrocarbons and fuel/oil constituents and to a method for its production, and also to its use, for example as an oil pan seal, oil sump pan seal, cylinder head cover seal or suction system seal. Furthermore, the present invention describes the use of a surface-modified elastomer material in a sealing element and the use of a surface-modified sealing element in an arrangement in which the sealing element or parts thereof are in contact at least for a time with liquid and or gaseous fuels or oils, in particular gaseous hydrocarbons.

Description

Federal-Mogul Sealing Systems Bretten GmbH BR 2827 (11641 DE) Federal-Mogul Sealing Systems Bretten GmbH BR 2827 (11641 DE)
Oberflächenmodifiziertes Elastomerdichtungselement mit verringerter Kohlenwasserstoffpermeation und Verfahren zu dessen HerstellungSurface modified elastomeric gaskets having reduced hydrocarbon permeation and methods of making the same
Die vorliegende Erfindung betrifft oberflächenmodifizierte Elastomerdichtungselemente mit verringerter Kohlenwasserstoffpermeation, insbesondere Zylinderkopfhaubendichtungen und Ölwannendichtungen, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung.The present invention relates to surface modified elastomeric gaskets having reduced hydrocarbon permeation, particularly cylinder head gaskets and oil pan gaskets, and a method of making and using the same.
Hinsichtlich der Verbesserung eines Schutzes vor unerwünschten und vermeidbaren Emissionen findet derzeit die Permeation von leicht flüchtigen Substanzen durch Dichtungen, wie beispielsweise eine Permeation von Kraftstoffen und Motorölanteilen, durch im Kraftfahrzeugbereich verwendete Dichtungen in zunehmenden Maße Beachtung. Obgleich derartige Emissionen auf ein Kraftfahrzeug bezogen minimal sind, so summieren sich diese Emissionen bei der hohen Anzahl an Kraftfahrzeugen weltweit dennoch zu insgesamt beträchtlichen Emissionen auf, die zu einer Beeinträchtigung von Menschen und Umwelt führen können. Aus diesem Grunde wird nunmehr verstärkt der Wunsch nach Dichtungen geäußert, die eine Verringerung der Emissionen durch Permeation bewirken. Diese von Verbrauchern und Organisationen an die Kraftfahrzeugindustrie gestellten Anforderungen hinsichtlich einer Emissionsverringerung spiegeln sich beispielsweise in den USA in dort erstellten Spezifikationen, wie LEV ("Low Emission Vehicle") oder ZEV ("Zero Emission Vehicle"), wider.With regard to the improvement of protection against undesirable and avoidable emissions, permeation of volatile substances by gaskets, such as permeation of fuels and engine oil components, by gaskets used in the automotive field, is currently gaining increasing attention. Although such emissions are minimal with respect to a motor vehicle, these emissions in the high number of automobiles worldwide nevertheless add up to considerable overall emissions, which can lead to an impairment of people and the environment. For this reason, the desire for seals is now increasingly expressed, which cause a reduction in emissions by permeation. These emission reduction requirements for consumers and organizations, for example, in the US are reflected in specifications such as LEV (Low Emission Vehicle) or ZEV (Zero Emission Vehicle).
Ein Ansatz zur Bereitstellung von Dichtungselementen mit verbessertem Permeations- verhalten beruht darauf, dass Dichtungselemente auf Basis neuer Polymere entworfen wurden. Ein Nachteil, bei Dichtungselementen auf Basis neuer Polymere, ist jedoch, dass die Ausgangsmaterialien für derartige Dichtungen vergleichsweise hohe Materialpreise aufweisen, so dass diese neu entwickelten Dichtungen den Verbrauchern nicht ebenso kostengünstig bereitgestellt werden können, wie es bei Dichtungen auf Basis herkömmlicher, bewährter Elastomere der Fall ist. Darüber hinaus sind bei derartigen Dichtungselementen auf Basis neuer Polymere die Materialeigenschaften, insbesondere bei einem Langzeiteinsatz unter unterschiedlichsten Bedingungen, noch nicht vollständig bekannt. Ein weiterer Nachteil bei derartigen Dichtungselementen ist, dass bei ihnen nicht auf die Erfahrungen bei der Herstellung der bekannten Elastomerdichtungen zurückgegriffen werden kann und die bestehenden Anlagen zur Herstellung der bewährten Elastomerdichtungen nicht weiter verwendet werden können.One approach to providing sealing elements with improved permeation behavior is based on designing sealing elements based on new polymers. A disadvantage with sealing elements based on new polymers, however, is that the starting materials for such seals have comparatively high material costs, so that these newly developed seals can not be provided to consumers as inexpensively as is the case with seals based on conventional, proven elastomers Case is. In addition, in such sealing elements based on new polymers, the material properties, especially in a long-term use under different conditions, not yet completely known. Another disadvantage of such sealing elements is that they can not be used on the experience in the production of the known elastomeric gaskets and the existing systems for the production of the proven elastomeric gaskets can not be used.
Ein anderer Ansatz zur Verringerung der Permeabilität von Dichtungselementen beruht auf der Herstellung von Dichtungsaufbauten, bei denen Elastomere beispielsweise mit Metalloder Keramikelementen kombiniert werden. Derartige Dichtungen sind jedoch vergleichsweise aufwändig in der Herstellung und können damit voraussichtlich nicht in kostengünstiger Weise an Verbraucher bereitgestellt werden.Another approach to reducing the permeability of sealing elements is based on the manufacture of seal assemblies in which elastomers are combined, for example, with metal or ceramic elements. However, such seals are relatively expensive to manufacture and can therefore not be provided in a cost-effective manner to consumers.
Die vorliegende Erfindung hat daher als Aufgabe die Bereitstellung von Dichtungselementen, die eine verringerte Permeation von Kraftstoffen und Ölen, insbesondere von Kohlenwasserstoffen, aufweisen, wobei diese Dichtungselemente keinen hohen Kostenaufwand verursachen und die auf Dichtungsmaterialien des Stands der Technik basieren sollten, so dass bewährte Fertigungstechniken und Fertigungsmaterialien weiterhin benutzt werden können. Weiterhin wird angestrebt, eine Bereitstellung von Dichtungselementen zu ermöglichen, die nur in einem gewählten Teilbereich eine verringerte Permeation von Kraftstoffen und Ölen, insbesondere von Kohlenwasserstoffen, aufweisen, um anwendungsspezifisch angepasste Dichtungselemente entwerfen zu können. Darüber hinaus ist zu berücksichtigen, dass bei einer Optimierung des Permeationsverhaltens bei Elastomeren sind vielfaltige Faktoren, wie beispielsweise der Polymertyp, die Temperatur, die Füllstoffart und- konzentration und das Permeationsmedium zu beachten. Die hieraus resultierenden Wechselwirkungen können folglich nur schwer vorhergesehen werden und erfordern eine komplexe Abstimmung der verschiedenen Wahlmöglichkeiten beim Entwurf von Dichtungselementen.The present invention therefore has for its object the provision of sealing elements which have a reduced permeation of fuels and oils, in particular of hydrocarbons, which sealing elements do not cause high costs and which should be based on sealing materials of the prior art, so that proven manufacturing techniques and Production materials can still be used. Furthermore, the aim is to make it possible to provide sealing elements which have a reduced permeation of fuels and oils, in particular of hydrocarbons, only in a selected subarea in order to be able to design application-specific sealing elements. In addition, it should be taken into account that when optimizing the permeation behavior in the case of elastomers, various factors have to be taken into consideration, such as the polymer type, the temperature, the filler type and concentration and the permeation medium. Consequently, the resulting interactions are difficult to predict and require complex matching of the various choices in the design of sealing elements.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Bereitstellung eines oberflächenmodifizierten Dichtungselements, das ein Basis-Dichtungselement umfasst, wobei das Basis-Dichtungselement zumindest teilweise aus Basis-Elastomermaterial gebildet ist, und wobei das Basis- Elastomermaterial ausgewählt ist, aus der Gruppe bestehend aus, Acrylat-Kautschuk (ACM), Ethylen-Acrylat-Kautschuk (AEM), Acrylnitryl-Butadien-Kautschuk (NBR/HNBR), Ethylen-Vinylacetat-Copolymere (EVM), Fluorkautschuk (FPM), Thermoplastische Elastomere (TPE), Silikon und Kombinationen hiervon, dadurch gekennzeichnet, dass das oberflächenmodifizierte Dichtungselement eine verringerte Permeabilität gegenüber gasförmigen und/oder eine verringerte Durchlässigkeit gegenüber flüssigen Kohlenwasserstoffen oder Kraftstoff-/Öl-Komponenten im Vergleich zu dem nicht-oberflächenmodifizierten Basis-Dichtungselement aufweist, wobei die Oberflächenmodifikation umfasst, dass das Basis-Dichtungselement zumindest teilweise eine Schicht aufweist, die ausgewählt ist, aus der Gruppe bestehend aus, Basis-Elastomer, das durch Gasphasen-Fluorierung oberflächenmodifiziert ist, Schicht aufgebracht durch Beschichtung mit einem Beschichtungs- elastomergemisch in Fluidform, wobei das Beschichtungselastomer ausgewählt ist, aus der Gruppe bestehend aus, Elastomeren mit niedrigerem Permeationskoeffizienten als das Basis- Elastomer, Gemische, umfassend ein Elastomer mit niedrigerem Permeationskoeffizienten als das Basis-Elastomer und Polytetrafluorethylen, und Polytetrafluorethylen.This object is achieved by the provision of a surface-modified sealing element comprising a base sealing element, wherein the base sealing element is formed at least partially from base elastomer material, and wherein the base Elastomeric material selected from the group consisting of: acrylate rubber (ACM), ethylene-acrylate rubber (AEM), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR / HNBR), ethylene-vinyl acetate copolymers (EVM), fluoro rubber (FPM) Thermoplastic elastomers (TPE), silicone, and combinations thereof, characterized in that the surface modified seal member has reduced permeability to gaseous and / or reduced permeability to liquid hydrocarbons or fuel / oil components as compared to the non-surface modified base seal member wherein the surface modification comprises the base seal member at least partially having a layer selected from the group consisting of base elastomer surface modified by gas phase fluorination, coating applied by coating with a coating elastomer mixture Fluid form, wherein the Beschichtungselas tomer selected from the group consisting of elastomers having a lower permeation coefficient than the base elastomer, blends comprising a lower permeation elastomer elastomer than the base elastomer and polytetrafluoroethylene, and polytetrafluoroethylene.
Weiterhin stellt die vorliegende Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines oberflächenmodifizierten Dichtungselements bereit, welches umfasst: Bereitstellen eines Basis-Dichtungselements, das mindestens teilweise aus Basis-Elastomermaterial gebildet ist, Modifizieren zumindest eines Teils der Oberfläche des Basis-Dichtungselements, derart dass das so erhaltene oberflächenmodifizierte Dichtungselement eine verringerte Permeabilität gegenüber gasförmigen und/oder flüssigen Kohlenwasserstoffen oder Kraftstoff-/Öl- Komponenten im Vergleich zu dem nicht-oberflächenmodifizierten Basis-Dichtungselement aufweist, wobei das Modifizieren zumindest eines Teils der Oberfläche des Basis-Dichtungselements einen der folgenden Schritte umfasst: Modifizieren der Oberfläche des Basis- Dichtungselements durch Gasphasen-Fluorierung, Beschichten des Basis-Dichtungselements mit einem Beschichtungselastomergemisch in Fluidform, wobei das Beschichtungselastomer ausgewählt ist, aus der Gruppe bestehend aus, Elastomere mit niedrigerem Permeationskoeffizienten als das Basis-Elastomer, Gemische, umfassend ein Elastomer mit niedrigerem Permeationskoeffizienten als das Basis-Elastomer und Polytetrafluorethylen, und Polytetrafluorethylen. Die vorliegende Erfindung bietet daher die Vorteile der Bereitstellung von Dichtungselementen, die auf bewährten Dichtungen des Stands der Technik basieren, so dass bewährte Materialien und Fertigungstechniken bei der Herstellung von Dichtungselementen weiterhin zum Einsatz kommen können. Besonders hervorzuheben ist, dass die erfindungsgemäßen Dichtungen nicht nur beim Abdichten gegenüber flüssigen Kraftstoffen und Ölen, insbesondere von Kohlenwasserstoffen, sehr gute Eigenschaften aufweisen, sondern insbesondere auch die Permeation von gasförmigen Kraftstoffen und Ölen deutlich verringern. Von besonderem Vorteil wird die vorliegende Erfindung für Dichtungen im Motorenbereich, insbesondere bei Öldichtungen sein, da hier bauartbedingt und abhängig von den Betriebsbedingungen des Motors Kraftstoffeinträge von bis zu 20 % entstehen können.Further, the present invention provides a method of manufacturing a surface-modified seal member, comprising: providing a base seal member formed at least partially of base elastomeric material, modifying at least a part of the surface of the base seal member such that the thus obtained surface-modified seal member has reduced permeability to gaseous and / or liquid hydrocarbons or fuel / oil components compared to the non-surface modified base seal member, wherein modifying at least a portion of the surface of the base seal member comprises one of the following steps: modifying the surface of the base seal member by gas phase fluorination, coating the base seal member with a coating elastomer mixture in fluid form, wherein the coating elastomer is selected from the group consisting of elastomers having a lower permeation coefficient than the base elastomer, blends comprising a lower permeation-rate elastomer than the base elastomer and polytetrafluoroethylene, and polytetrafluoroethylene. The present invention therefore offers the advantages of providing sealing elements based on well-known seals of the prior art so that proven materials and manufacturing techniques can continue to be used in the manufacture of sealing elements. It should be particularly emphasized that the seals according to the invention not only have very good properties in sealing against liquid fuels and oils, in particular hydrocarbons, but in particular also markedly reduce the permeation of gaseous fuels and oils. Of particular advantage, the present invention will be for seals in the engine area, especially in oil seals, as this type of construction and depending on the operating conditions of the engine fuel inputs of up to 20% may arise.
Unter dem Begriff "Permeation" wird der Durchtritt gasförmiger oder flüssiger Stoffe durch einen porösen Festkörper, beispielsweise durch eine Dichtung, verstanden.The term "permeation" is understood to mean the passage of gaseous or liquid substances through a porous solid, for example through a seal.
Der Begriff "eine verringerte Permeabilität gegenüber gasförmigen und/oder eine verringerte Durchlässigkeit gegenüber flüssigen Kohlenwasserstoffen oder Kraftstoff-/Öl- Komponenten", wie in der vorliegenden Anmeldung verwendet, kann durch verschiedene dem Fachmann bekannte Messverfahren untersucht werden. Hierbei wird die in einem bestimmten Zeitraum durch ein Dichtungselement (oder einen Dichtungsmaterialabschnitt) durchgetretene Menge an Kohlenwasserstoffen oder Kraftstoff-/Öl-Komponenten bestimmt, wobei ein Dichtungselement (oder Dichtungsmaterialabschnitt) vor einer Oberflächenmodifizierung mit einem gleichen Dichtungselement (oder Dichtungsmaterialabschnitt) nach Durchführung der Oberflächenmodifizierung verglichen wird. Geeignete Testverfahren sind insbesondere das Standardtestverfahren gemäß ASTM D814-95 zum Bestimmen einer Dampf-Permeation oder das Verfahren nach DIN 53532 für die Messung einer Flüssigkeitsdurchlässigkeit. Wenn nicht anders bei den jeweiligen Testverfahren vorausgesetzt, kann zum Bestimmen der Permeation und der Flüssigkeitsdurchlässigkeit insbesondere Isooctan (2,2,4-Trimethylpentan) als Referenz-Kohlenwasserstoff verwendet werden. Der Begriff "Elastomer mit niedrigerem Permeationskoeffizienten als das Basis-Elastomer" bedeutet, dass das Elastomer mit niedrigerem Permeationskoeffizienten in Bezug auf Kohlen- Wasserstoffe, Kraftstoffe oder Öle eine geringere Menge an Kohlenwasserstoffen und/oder Kraftstoff-/Öl-Komponenten durchtreten lässt, wobei Elastomerabschnitte gleicher Schichtdicke über einen gleichen Zeitabschnitt miteinander verglichen werden. Insbesondere eignen sich für derartige Bestimmungen die vorstehend angegebenen Messverfahren oder andere von einem Fachmann gemäß seinem allgemeinen Wissen zu entwickelnde Testverfahren. So kann beispielsweise das Beschichtungselastomer einen um beispielsweise mindestens 5 %, vorzugsweise einen um mindestens 10 %, bevorzugterweise einen um mindestens 30 % geringeren Permeationskoeffizienten aufweisen.The term "reduced permeability to gaseous and / or reduced permeability to liquid hydrocarbons or fuel / oil components" as used in the present application may be tested by various measuring methods known to those skilled in the art. Here, the amount of hydrocarbons or fuel / oil components that has passed through a seal member (or a seal material portion) in a certain period of time is determined, and a seal member (or seal material portion) is subjected to surface modification with a same seal member (or seal material portion) after performing the surface modification is compared. Suitable test methods are in particular the standard test method according to ASTM D814-95 for determining a vapor permeation or the method according to DIN 53532 for the measurement of a liquid permeability. Unless otherwise contemplated by the particular test procedures, particular reference may be made of isooctane (2,2,4-trimethylpentane) as a reference hydrocarbon for determining permeation and liquid permeability. The term "elastomer having a lower permeation coefficient than the base elastomer" means that the elastomer having a lower permeation coefficient with respect to carbon Hydrogens, fuels or oils can pass through a smaller amount of hydrocarbons and / or fuel / oil components, wherein elastomer sections of the same layer thickness are compared over a same period of time. In particular, the above-mentioned measuring methods or other test methods to be developed by a person skilled in the art according to his general knowledge are suitable for such determinations. Thus, for example, the coating elastomer may have, for example, at least 5%, preferably at least 10%, preferably at least 30% lower permeation coefficient.
Das erfindungsgemäße Dichtungselement oder ein entsprechender, oberflächenmodifizierter Bereich des Dichtungselements kann beispielsweise eine um mindestens 5 %, vorzugsweise mindestens 10 %, bevorzugterweise mindestens 30 %, insbesondere mindestens 50 % verringerte Permeabilität hinsichtlich Gasen oder eine um beispielsweise mindestens 5 %, vorzugsweise mindestens 10 %, bevorzugterweise mindestens 30 %, insbesondere mindestens 50 % verringerte Flüssigkeitsdurchlässigkeit aufweisen.The sealing element according to the invention or a corresponding, surface-modified region of the sealing element can, for example, have at least 5%, preferably at least 10%, preferably at least 30%, in particular at least 50% reduced permeability to gases or one, for example, at least 5%, preferably at least 10%, preferably at least 30%, in particular at least 50% have reduced liquid permeability.
Der Begriff "Dichtung", wie in der vorliegenden Erfindung verwendet, umfasst sowohl Dichtungen, wie beispielsweise am Motor Zylinderkopfhaubendichtungen, Ölwannen- dichtungen, Sauganlagendichtungen oder am Getriebe Getriebeölwannendichtungen, Deckeldichtungen, etc., aber auch im weitesten Sinn jegliches Element, das als Trennung und/oder Übergang zwischen zwei oder mehreren Elementen aus Metall, Legierung, Keramik und/oder Glas oder als Abdichtung eines Elements aus Metall, Legierung, Keramik und/oder Glas gegenüber einem Fluid, insbesondere Wasser, Kraftstoffen, Ölen eingesetzt werden kann. Der Begriff "Kraftstoffe" umfasst sowohl Diesel- und Benzin-Kraftstoffsorten, als auch Pflanzenöle und Pflanzenölester, wie beispielsweise Rapsöl oder Rapsölmethylester. Der Begriff "Öle" umfasst unter anderem Motoröle und insbesondere Kohlenwasserstoffe umfassende Motoröle. Der Begriff "Kraftstσff-/Öl-Komponente" meint eine oder mehrere beliebige Verbindungen, die in einem Kraftstoff/Öl wie vorstehend definiert vorliegen.The term "gasket" as used in the present invention includes both gaskets, such as engine cylinder head gaskets, oil pan gaskets, suction gaskets or gearbox gaskets, cover gaskets, etc., but also, in the broadest sense, any element that functions as a separation and / or transition between two or more elements of metal, alloy, ceramic and / or glass or as a seal of an element of metal, alloy, ceramic and / or glass to a fluid, in particular water, fuels, oils can be used. The term "fuels" includes both diesel and gasoline fuel grades, as well as vegetable oils and vegetable oil esters, such as rapeseed oil or rapeseed oil methyl ester. The term "oils" includes, among others, engine oils and, in particular, engine oils comprising hydrocarbons. The term "fuel / oil component" means one or more of any compounds present in a fuel / oil as defined above.
Die erfindungsgemäßen Dichtungselemente können in Abhängigkeit von anwendungsspezifischen Anforderungen entweder vollständig oder auch nur in Teilbereichen eine Ober- flächenmodifikation erfahren, die zu einer verringerten Permeabilität gegenüber gasförmigen und/oder einer verringerten Durchlässigkeit gegenüber flüssigen Kohlenwasserstoffen oder Kraftstoff-/Öl-Kornponenten führt, was eine erhöhte Einsatzbandbreite gewährleistet und den Entwurf von Dichtungselementen mit geringen Wandstärken ermöglicht, die dennoch geeignete Permeabilitäts- oder Durchlässigkeitseigenschaften aufweisen.Depending on application-specific requirements, the sealing elements according to the invention can be used either completely or only partially in some areas. surface modification, which results in reduced permeability to gaseous and / or reduced permeability to liquid hydrocarbons or fuel / oil components, which provides for increased utilization bandwidth and allows the design of low wall thickness seal members yet having suitable permeability or permeability characteristics exhibit.
Das erfindungsgemäße, oberflächenmodifizierte Dichtungselement wird ausgehend von einem Basis-Dichtungselement hergestellt, das gemäß bewährter Verfahren des Stands der Technik gefertigt wird. Dieses Basis-Dichtungselement ist zumindest teilweise aus Elastomermaterial hergestellt, wobei auf das Elastomermaterial des Basis-Dichtungselements in der vorliegenden Beschreibung als Basis-Elastomermaterial Bezug genommen wird. Umfangreiche Tests, die von den Erfindern der vorliegenden Anmeldung durchgeführt wurden, haben gezeigt, dass sich für eine Oberflächenmodifizierung, wie in der vorliegenden Anmeldung beschrieben, beispielsweise als Basis-Elastomermaterial Acrylat-Kautschuk (ACM), Ethylen-Acrylat-Kautschuk (AEM), Acrylnitryl-Butadien-Kautschuk (NBR/HNBR), Ethylen-Vinylacetat-Copolymere (EVM), Fluorkautschuk (FPM), Thermoplastische Elastomere (TPE) und Silikon oder Gemische hiervon eignen, wobei diese vorstehend angegebene Materialien für Dichtungselemente in Kraftfahrzeugen, insbesondere im Motorbereich, in vorteilhafter Weise geeignet sind.The surface-modified sealant of the present invention is fabricated from a base seal member made in accordance with best practices in the art. This base sealing member is at least partially made of elastomeric material, with reference being made to the elastomeric material of the base sealing member in the present specification as the base elastomeric material. Extensive tests carried out by the inventors of the present application have shown that for a surface modification as described in the present application, for example, as the basic elastomeric material acrylate rubber (ACM), ethylene-acrylate rubber (AEM), Acrylonitrile-butadiene rubber (NBR / HNBR), ethylene-vinyl acetate copolymers (EVM), fluororubber (FPM), thermoplastic elastomers (TPE), and silicone, or mixtures thereof, which materials mentioned above are for sealing elements in automobiles, especially in the engine sector , are advantageously suitable.
Ein derartiges, vorstehend beschriebenes Basisdichtungselement ist erfindungsgemäß mit einer Oberflächenmodifikation versehen, wobei die Oberflächenmodifikation bewirkt, dass das oberflächenmodifizierte Dichtungselement eine verringerte Permeabilität gegenüber gasförmigen und/oder eine verringerte Durchlässigkeit gegenüber flüssigen Kohlenwasserstoffen oder Kraftstoff-/Öl-Komponenten im Vergleich zu dem nicht-ober-flächenmodifizierten Basis-Dichtungselement aufweist. Die Oberflächenmodifikation umfasst, dass das Basis- Dichtungselement eine Schicht aufweist, die ausgewählt ist, aus der Gruppe bestehend aus, Basis-Elastomer, das durch Gasphasen-Fluorierung oberflächenmodifiziert ist, Schicht aufgebracht durch Beschichtung mit einem Beschichtungselastomergemisch in Fluidform, wobei das Beschichtungselastomer ausgewählt ist, aus der Gruppe bestehend aus, Elastomer mit niedrigerem Permeationskoeffizienten als das Basis-Elastomer, Gemisch umfassend, Elastomer mit niedrigerem Permeationskoeffizienten als das Basis-Elastomer und Polytetrafluorethylen, und Polytetrafluorethylen. Der Begriff "Beschichtungselastomer- gemisch in Fluidform" meint ein Gemisch, das mindestens ein Beschichtungselastomer umfasst, dass in einem flüssigen oder gasförmigen Fluid gelöst oder suspendiert vorliegt.Such a base sealing element as described above is provided with a surface modification according to the invention, wherein the surface modification causes the surface-modified sealing element to have reduced permeability to gaseous and / or reduced permeability to liquid hydrocarbons or fuel / oil components compared to the non-upper Having surface-modified base sealing element. The surface modification comprises the base seal member having a layer selected from the group consisting of base elastomer surface-modified by gas-phase fluorination, layer applied by coating with a coating elastomer mixture in fluid form, the coating elastomer being selected consisting of the group consisting of elastomer with a lower permeation coefficient than the base elastomer, mixture comprising Elastomer with lower permeation coefficient than the base elastomer and polytetrafluoroethylene, and polytetrafluoroethylene. The term "coating elastomeric mixture in fluid form" means a mixture comprising at least one coating elastomer dissolved or suspended in a liquid or gaseous fluid.
Die Verfahrensschritte, um derartige, vorstehend genannte Oberflächenmodifikationen herzustellen, sind einem Fachmann bekannt. Beispiele für Vorgehensweisen zum Erhalten derartiger Oberflächemodifikationen werden nachstehend detailliert bei der Beschreibung der erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben, wobei jedoch Abänderungen an den dargestellten Verfahren möglich sind, die im Bereich des fachmännischen Könnens liegen.The process steps for producing such above-mentioned surface modifications are known to a person skilled in the art. Examples of procedures for obtaining such surface modifications are described in detail below in describing the methods of the invention, but variations are possible in the illustrated methods that are within the skill of the art.
Neben Dichtungen, die lediglich aus einem oder mehreren Elastomermaterialien bestehen kann das Dichtungselement auch mit anderen Materialien kombiniert werden, beispielsweise mit einem oder mehreren Metall(en) oder Legierung(en).In addition to gaskets that consist of only one or more elastomeric materials, the gasket may also be combined with other materials, such as one or more metal (s) or alloy (s).
Sehr gute Ergebnisse und eine hohe Anwendbarkeit bieten beispielsweise oberflächenmodifizierte Dichtungselemente, bei denen als Basisdichtungselement beispielsweise Elastomerdichtungen ohne Trägerrahmen, T-Profile, I-Profile, Elastomerdichtungen mit Trägerrahmen, angespritzte Profile und Profile mit innenliegendem Trägerrahmen, Flachdichtungen mit Blechträgern, insbesondere Flachdichtungen mit Blechträgern, bei denen die Dichtbereiche beidseitig, das heißt an mindestens zwei Seiten des Blechträgers, aufgebracht sind, verwendet werden.Very good results and high applicability offer, for example, surface-modified sealing elements in which as a base sealing element, for example, elastomer seals without support frame, T-profiles, I-profiles, elastomer seals with support frame, molded profiles and profiles with internal support frame, flat gaskets with sheet metal supports, especially flat gaskets with sheet metal supports, in which the sealing areas are applied on both sides, that is to say on at least two sides of the sheet metal carrier.
Zahlreiche Versuche der Erfinder haben zudem gezeigt, dass das erfindungsgemäße Dichtungselement sich insbesondere zur Fertigung von Ölwannendichtungen, Ölsumpf- wannendichtungen, Zylinderkopfhaubendichtung oder Sauganlagensystem-Dichtungen eignet. Die erfindungsgemäßen Dichtungselemente weisen eine Materialkombination auf, die sowohl eine verringerte Permeabilität gegenüber Kraftstoffen und Ölen aufweisen, als auch die weiteren notwendigen Eigenschaften erfüllt, die in diesem Bereich an Dichtungselemente gestellt werden. Hierbei sei hervorgehoben, dass es für einen Fachmann keineswegs selbstverständlich ist, dass es möglich ist, Dichtungselemente zu erhalten, die durch Oberflächen- modifkation verbesserte Permeabilitätseigenschaften erhalten, ohne dass anzunehmen ist, dass gleichzeitig andere für eine Verwendung als Dichtungselement notwendige Eigenschaften verloren gehen.Numerous attempts by the inventors have also shown that the sealing element according to the invention is particularly suitable for the production of oil sump seals, oil sump seals, cylinder head gasket or Sauganlagensystem seals. The sealing elements according to the invention have a combination of materials which have both a reduced permeability to fuels and oils, as well as the other necessary properties met, which are made in this area of sealing elements. It should be emphasized that it is by no means obvious to a person skilled in the art that it is possible to obtain sealing elements which are protected by surface Modification obtained without assuming that at the same time other properties necessary for use as a sealing element are lost.
Zudem können für bestimmte Anwendungen oberflächenmodifizierte Dichtungselemente hergestellt werden, bei denen die Schicht nur einen Teilbereich der Außenfläche des Dichtungselements bedeckt.In addition, for certain applications surface-modified sealing elements can be produced in which the layer covers only a portion of the outer surface of the sealing element.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines oberflächenmodifizierten Dichtungselements umfasst zunächst den Schritt eines Bereitstellens eines Basis-Dichtungselements, das zumindest teilweise aus Basis-Elastomer-Material gebildet ist. Wie vorstehend dargelegt, können hierzu vorteilhafterweise bewährte Dichtungselemente des Stands der Technik verwendet werden oder andere gemäß dem allgemeinen fachmännischen Wissen hergestellte Dichtungselemente auf Basis von Elastomermaterialien.The method according to the invention for producing a surface-modified sealing element initially comprises the step of providing a base sealing element, which is formed at least partially from base elastomer material. As stated above, this can be advantageously achieved by using well-known prior art sealing members or other elastomeric elastomeric sealing members made in accordance with general skill in the art.
Weiterhin umfasst das erfindungsgemäße Verfahren den Schritt eines derartigen Modifi- zierens zumindest eines Teils der Oberfläche des Basis-Dichtungselements, dass das oberflächenmodifizierte Dichtungselement eine verringerte Permeabilität gegenüber gasförmigen und/oder flüssigen Kohlenwasserstoffen im Vergleich zu dem nicht-oberflächenmodifizierten Basis-Dichtungselement aufweist, was erfindungsgemäß durch die nachstehend geschilderten Vorgehensweisen erreicht werden kann.Furthermore, the method according to the invention comprises the step of modifying at least a part of the surface of the base sealing element in such a way that the surface-modified sealing element has a reduced permeability to gaseous and / or liquid hydrocarbons in comparison to the non-surface-modified base sealing element can be achieved by the procedures described below.
Eine erste Möglichkeit zum Modifizieren zumindest eines Teils der Oberfläche des Basis- Dichtungselements besteht darin, dass zumindest ein Teil der Oberfläche des Basis- Dichtungselements durch Gasphasen-Fluorierung modifiziert wird.A first possibility for modifying at least a part of the surface of the base sealing element is that at least a part of the surface of the base sealing element is modified by gas phase fluorination.
Bei einem Gasphasen-Fluorierungsvorgang wird die Basis-Dichtung einer Fluor-haltigen Atmosphäre ausgesetzt, wobei eine modifizierte Oberflächenschicht auf der Dichtungsoberfläche ausgebildet wird. Diese modifizierte Oberflächenschicht wirkt als Diffusionssperre und reduziert die Kohlenwasserstoffpermeation durch die Dichtung. Von besonderem Vorteil ist bei diesem Verfahren, dass durch die Änderung der Einwirkzeit die Menge an aufgenommenen Fluor beziehungsweise der Grad an Fluorsubstitution im Elastomer, die Schichtdicke und somit die Barriereeigenschaften der modifizierten Dichtung beeinflusst werden kann. Während der Fluorierungsreaktion erfolgt hierzu, wie dem Fachmann bekannt, eine Steuerung der Temperatur, des Drucks, der Fluorkonzentration und der Reaktionsdauer. Beispielsweise können die Strömungsraten der in dem Verfahren eingesetzten Gase mittels Massenströmungsreglern geregelt werden. Die Wahl des Reinheitsgrads der eingesetzten Gase, sowie die Verwendung weiterer Gase, beispielsweise von Stickstoff oder Edelgasen, kann gemäß dem allgemeinen Wissen eines Fachmanns erfolgen.In a gas phase fluorination process, the base gasket is exposed to a fluorine-containing atmosphere to form a modified surface layer on the gasket surface. This modified surface layer acts as a diffusion barrier and reduces hydrocarbon permeation through the seal. Of particular advantage in this method is that by changing the exposure time the Amount of recorded fluorine or the degree of fluorine substitution in the elastomer, the layer thickness and thus the barrier properties of the modified seal can be influenced. During the fluorination reaction, as is known to the person skilled in the art, a control of the temperature, the pressure, the fluorine concentration and the reaction time takes place. For example, the flow rates of the gases used in the process can be controlled by means of mass flow controllers. The choice of the degree of purity of the gases used, as well as the use of other gases, such as nitrogen or noble gases, can be made according to the general knowledge of a person skilled in the art.
Techniken und Verfahren, die bei einer Gasphasenfluorierung verwendet werden, sind dem Fachmann bekannt. Beispielsweise können bei einem sogenannten Offline-Gasphasen- fluorierungsverfahren zu behandelnde Teile in eine Vakuum-Reaktionskammer eingebracht werden, wobei dann gemäß üblichen Techniken eine Gasphasenfluorierung durchgefühlt wird. Hierbei wird in der Vakuum-Reaktionskammer zunächst ein Vakuum hergestellt, dann wird Fluor, beispielsweise in Form eines Fluor-Stickstoff-Gemisches zugeführt. Nach Abschluss der Fluorierung wird dann das reaktive Gasgemisch aus der Vakuum- Reaktionskammer entfernt.Techniques and processes used in gas phase fluorination are known to those skilled in the art. For example, in a so-called off-line gas phase fluorination process, parts to be treated may be introduced into a vacuum reaction chamber, which then undergoes gas phase fluorination in accordance with conventional techniques. In this case, a vacuum is initially produced in the vacuum reaction chamber, then fluorine, for example, supplied in the form of a fluorine-nitrogen mixture. After completion of the fluorination, the reactive gas mixture is then removed from the vacuum reaction chamber.
Weiter entwickelte Verfahren zur Gasphasenfluorierung, insbesondere die sogenannten "Inline- Verfahren" ermöglichen sogar, dass eine Gasphasenfluorierung von Werkstücken im Wesentlichen im Durchlauferfolgen kann.Further developed methods for gas phase fluorination, in particular the so-called "in-line method" even allow that a gas-phase fluorination of workpieces can essentially follow in the run.
Unter herstellungstechnischen Gesichtspunkten ist von besonderem Interesse, dass eine Gasphasenfluorierung auch bei Temperaturen im Raumtemperaturbereich, beispielsweise 15 0C bis 35 0C durchgeführt werden kann, so dass der Basiskörper der Dichtung keiner starken thermischen Beanspruchung unterworfen ist, was wiederum die Material- Eigenschaften und das Belastungsverhalten des Basiskörpers negativ beeinflussen könnte.From a manufacturing point of view is of particular interest that a gas phase fluorination even at temperatures in the room temperature range, for example 15 0 C to 35 0 C can be performed so that the base body of the seal is not subjected to strong thermal stress, which in turn the material properties and the Could negatively influence the load behavior of the basic body.
Wie dem Fachmann bekannt, ist Fluor ein hoch-reaktives Element, so dass Fluor auch ohne weitere Aktivierung, mit nahezu allen anorganischen und organischen Verbindungen in kontrollierbarer Weise Reaktionen eingehen kann. Bei einer Gasphasenfluorierung von organischen Polymeren werden während der Reaktion an der Polymeroberfläche insbesondere Wasserstoffatome durch Fluoratome substituiert, das heißt die Polymeroberfläche wird unter Ausbildung anderer chemischer Bindungen modifiziert.As known to those skilled in the art, fluorine is a highly reactive element so that fluorine can react in a controllable manner with virtually all inorganic and organic compounds without further activation. In a gas phase fluorination of In particular, hydrogen atoms are substituted by fluorine atoms during the reaction at the polymer surface, that is, the polymer surface is modified to form other chemical bonds.
Gemäß dem Stand der Technik wurde eine Gasphasenfluorierung bislang insbesondere zur Aktivierung von Polymeroberflächen verwendet, um eine bessere Haftung von Lacken, Klebstoffen und Beschichtungen bereitzustellen. Eine Verwendung zur Oberflächenmodifizierung eines Dichtungselements auf Elastomer-Basis war jedoch bislang nicht bekannt, insbesondere da angenommen wurde, dass eine derartige Dichtung keine ausreichende Langzeitstabilität für eine Verwendung über Monate oder Jahre aufweisen würde und eine Verschlechterung der weiteren für Dichtungselemente notwendigen Materialeigenschaften befürchtet wurden.In the prior art, gas phase fluorination has hitherto been used, in particular, to activate polymer surfaces to provide better adhesion of paints, adhesives and coatings. However, a use for surface modification of an elastomer-based seal member has not heretofore been known, particularly since it was considered that such a seal would not have sufficient long-term stability for use for months or years and a deterioration of other material properties required for seal members was feared.
Ein weiterer Ansatz, der eine Oberflächenmodifikation eines Dichtungselements bei einem erfindungsgemäßen Verfahren ermöglicht, ist die zumindest teilweise Beschichtung der Oberfläche des Dichtungselements mit einem Elastomer, das einen niedrigeren Permeationskoeffizienten in Bezug auf Kohlenwasserstoffe, Kraftstoffe oder Öle als das Basis-Dichtungselement aufweist. Hierbei wird ein (oder mehrere) Beschichtungselasto- mer(e) in einem geeigneten Fluid, wie beispielsweise wie beispielsweise Methylethylketon MEK (CH3COCH2CH3 ) gelöst. Ein geeignetes Beschichtungselastomer ist zum Beispiel FPM (Flourkautschuk) der von Hause aus eine im Vergleich zu anderen Elastomeren niedrige Kohlenwasserstoff Permeationsrate aufweist. Die Viskosität und der Festkörpergehalt der Lösung wird über das Lösemittel auf die nachfolgenden Verarbeitungsprozesse eingestellt (z.B. Spritzen oder Tauchen). Die Beschichtung kann beispielsweise in einem Tauchverfahren oder in einem Spritzverfahren aufgebracht werden. Bei der Herstellung von erfindungsgemäßen oberflächenmodifizierten Dichtungselementen zeigen beispielsweise Beschichtungen auf Basis eines Fluorkautschuk-Elastomers besonders gute Ergebnisse.Another approach that enables surface modification of a seal member in a method of the present invention is to at least partially coat the surface of the seal member with an elastomer having a lower permeation coefficient with respect to hydrocarbons, fuels, or oils than the base seal member. Here, one (or more) coating elastomer (s) is dissolved in a suitable fluid, such as, for example, methyl ethyl ketone MEK (CH 3 COCH 2 CH 3 ). A suitable coating elastomer is, for example, FPM (Flour rubber), which inherently has a low hydrocarbon permeation rate compared to other elastomers. The viscosity and the solids content of the solution is adjusted via the solvent to the subsequent processing processes (eg spraying or dipping). The coating can be applied, for example, in a dipping process or in a spraying process. In the production of surface-modified sealing elements according to the invention, for example, coatings based on a fluororubber elastomer show particularly good results.
Alternativ kann das Beschichtungselastomergemisch in Fluidform neben einem geeigneten Beschichtungselastomer mit niedrigerem Permeationskoeffizienten als das Basis-Elastomer auch Polytetrafluorethylen umfassen. Hierdurch wird die Barrierewirkung der Oberflächen- modifizierten Schicht erhöht. Besonders vorteilhafte Ergebnisse wurden hierbei bei einer Verwendung von Fluor-Kautschuk-Elastomer in Kombination mit Polytetrafluorethylen als Beschichtungselastomer erreicht. Auch in diesem Falle kann die Beschichtung beispielsweise in einem Tauchverfahren oder in einem Spritzverfahren aufgebracht werden.Alternatively, the coating elastomer blend in fluid form may also comprise polytetrafluoroethylene in addition to a suitable coating elastomer having a lower permeation coefficient than the base elastomer. This will increase the barrier effect of the surface modified layer increases. Particularly advantageous results were achieved in this case with a use of fluorine rubber elastomer in combination with polytetrafluoroethylene as a coating elastomer. Also in this case, the coating can be applied, for example, in a dipping process or in a spraying process.
Gemäß einer weiteren Variante kann eine Beschichtung der Oberfläche des Dichrungselements mit Polytetrafluorethylen durchgeführt werden. Hierbei wird Polytetrafluorethylen in einem Fluid gelöst oder suspendiert auf die Oberfläche des Dichtungselements aufgetragen. Auch in diesem Falle kann die Beschichtung beispielsweise in einem Tauchverfahren oder in einem Spritzverfahren aufgebracht werden. Das Fluid kann gleichzeitig die Rolle des Bindemittels zwischen der Oberfläche der Dichtung und PTFE übernehmen, so dass sich ein gleichmäßiges Coating ergibt.According to a further variant, a coating of the surface of the sealing element can be carried out with polytetrafluoroethylene. In this case, polytetrafluoroethylene is dissolved or suspended in a fluid applied to the surface of the sealing element. Also in this case, the coating can be applied, for example, in a dipping process or in a spraying process. The fluid can simultaneously play the role of binder between the surface of the gasket and PTFE to give a uniform coating.
Gemäß dem allgemeinen Wissens eines Fachmanns kann das Beschichtungselastomer- gemisch in Fluidform nicht lediglich ein Beschichtungselastomer, sondern auch noch weitere Beschichtungselastomere oder dem Fachmann bekannten Hilfs- und Zusatzstoffe umfassen.According to the general knowledge of a person skilled in the art, the coating elastomer mixture in fluid form can comprise not only a coating elastomer but also other coating elastomers or auxiliaries and additives known to the person skilled in the art.
Bei den vorstehend geschilderten Oberflächenmodifizierungsvorgängen, die bei einem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden, hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass die weiteren notwendigen Materialeigenschaften der Dichtung vollständig oder zumindest in dem notwendigen Maße erhalten bleiben.In the case of the surface modification processes described above, which are used in a method according to the invention, it has surprisingly been found that the other necessary material properties of the seal are retained completely or at least to the necessary extent.
Zahlreiche Versuche zeigen, dass beispielsweise im Kraftfahrzeugbereich, insbesondere im Motorbereich, geeignete Dichtungen und Dichtungsmaterialien mit besonders vorteilhaften Eigenschaften erhalten werden können, wenn das zu modifizierende Basis-Dichtungselement als Basis-Elastomermaterial insbesondere Acrylat-Kautschuk (ACM), Ethylen-Acrylat- Kautschuk (AEM), Acrylnitryl-Butadien-Kautschuk (NBR/HNBR), Ethylen-Vinylacetat- Copolymere (EVM), Fluorkautschuk (FPM), Thermoplastische Elastomere (TPE), Silikon und Kombinationen hiervon umfasst.Numerous experiments show that, for example in the motor vehicle sector, in particular in the engine sector, suitable seals and sealing materials with particularly advantageous properties can be obtained if the basic sealing element to be modified as base elastomer material, in particular acrylate rubber (ACM), ethylene acrylate rubber ( AEM), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR / HNBR), ethylene-vinyl acetate copolymers (EVM), fluororubber (FPM), thermoplastic elastomers (TPE), silicone, and combinations thereof.
Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Verfahren auch durchgeführt werden, wenn das Basis-Dichtungselement neben dem mindestens einen Basis-Elastomer-Material mindestens ein Element aus Metall oder Legierung umfasst. In Abhängigkeit von den eingesetzten Metall(en) oder Legierung(en) kann vor einer Oberflächenmodifikation gegebenenfalls gemäß dem fachmännischen Wissen eine nach abgeschlossener Oberflächenmodifikation entfernbare Schutzschicht auf dem Metall oder der Legierung eingeführt werden.In addition, the inventive method can also be carried out when the Base sealing element in addition to the at least one base elastomer material comprises at least one element made of metal or alloy. Depending on the metal (s) or alloy (s) employed, a protective layer removable after completion of surface modification may optionally be introduced onto the metal or alloy prior to surface modification, as per the skill of the art.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat sich insbesondere als vorteilhaft erwiesen, wenn das oberflächenmodifizierte Dichtungselement eine Ölwannendichtung, eine Ölsumpfwannen- dichtung, eine Zylinderkopfhaubendichtung oder eine Sauganlagensystem-Dichtungen ist.The method according to the invention has proven particularly advantageous if the surface-modified sealing element is an oil sump gasket, an oil sump gasket, a cylinder head gasket or a suction system system gaskets.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet weiter die Möglichkeiten, dass der Schritt des Modifizierens der Oberfläche entweder auf der vollständigen Oberfläche des Dichtungselements oder lediglich auf einem Teilbereich hiervon ausgeführt wird. Dies bietet insbesondere den Vorteil, dass Dichtungselemente mit dünnen Wandstärken ausgebildet werden können, die dennoch ein geeignetes Permeations- und Durchlässigkeitsverhalten aufweisen.The method according to the invention further offers the possibility that the step of modifying the surface is carried out either on the complete surface of the sealing element or only on a part thereof. This offers the particular advantage that sealing elements with thin wall thicknesses can be formed, which nevertheless have a suitable permeation and permeability behavior.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung eines oberflächenmodifizierten Elastomermaterials in einem Dichtungselement, wobei das oberflächenmodifizierte Elastomermaterial eine verringerte Permeabilität gegenüber gasförmigen und/oder eine verringerte Durchlässigkeit gegenüber flüssigen Kohlenwasserstoffen im Vergleich zu dem nicht-oberflächenmodifizierten Elastomermaterial aufweist, wobei das oberflächenmodifizierte Elastomermaterial eine Schicht aufweist, die ausgewählt ist, aus der Gruppe bestehend aus, Basis-Elastomer, das durch Gasphasenfluorierung oberflächenmodifiziert ist, Schicht aufgebracht durch Beschichtung mit einem Beschichtungselastomer in Fluidform, wobei das Beschichtungselastomer ausgewählt ist, aus der Gruppe bestehend aus, Elastomere mit niedrigerem Permeationskoeffϊzienten als das Basis-Elastomer, Gemisch umfassend, ein Elastomer mit niedrigerem Permeationskoeffizienten als das Basis-Elastomer und Polytetrafluorethylen, und Polytetrafluorethylen.The present invention further relates to the use of a surface modified elastomeric material in a sealing member, wherein the surface modified elastomeric material has reduced permeability to gaseous and / or reduced permeability to liquid hydrocarbons as compared to the non-surface modified elastomeric material, the surface modified elastomeric material comprising a layer, selected from the group consisting of base elastomer surface-modified by gas phase fluorination, coated by coating with a coating elastomer in fluid form, the coating elastomer selected from the group consisting of elastomers having lower permeation coefficients than the base Elastomer comprising blend, a lower permeation coefficient elastomer than the base elastomer and polytetrafluoroethylene, and polytetrafl uorethylene.
Bei einer derartigen Verwendung kann es sich bei dem Basis-Elastomermaterial beispiels- weise um Acrylat-Kautschuk (ACM), Ethylen-Acrylat-Kautschuk (AEM), Acrylnitryl- Butadien-Kautschuk (NBR/HNBR), Ethylen-Vinylacetat-Copolymere (EVM), Fluorkautschuk (FPM), Thermoplastische Elastomere (TPE)5 Silikon und Kombinationen hiervon handeln.In such use, the base elastomeric material may be, for example, For example, acrylate rubber (ACM), ethylene-acrylate rubber (AEM), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR / HNBR), ethylene-vinyl acetate copolymers (EVM), fluororubber (FPM), thermoplastic elastomers (TPE) 5 silicone and combinations thereof.
Die erfindungsgemäßen Dichtungselemente und die erfindungsgemäß zu verwendenden oberflächenmodifizierten Elastomermaterials eignen sich insbesondere zu einer Verwendung in einer Anordnung, in der das Dichtungselement oder Teile hiervon zumindest zeitweise in Kontakt mit flüssigen und/oder gasförmigen Kraftstoffen oder Ölen, insbesondere gasförmigen Kohlenwasserstoffen sind.The sealing elements according to the invention and the surface-modified elastomeric materials to be used according to the invention are particularly suitable for use in an arrangement in which the sealing element or parts thereof are at least temporarily in contact with liquid and / or gaseous fuels or oils, in particular gaseous hydrocarbons.
Besonders vielversprechende Ergebnisse ergaben sich bei einer Verwendung eines erfindungsgemäßen, oberflächenmodifizierten Dichtungselements als Ölwannendichtung, Ölsumpfwannendichtung, Zylinderkopfhaubendichtung oder Sauganlagensystem-Dichtung.Particularly promising results were obtained using a surface-modified sealing element according to the invention as an oil pan gasket, oil sump gasket, cylinder head gasket seal or Sauganlagensystem seal.
Für diese zuletzt genannten, aber auch andere Anwendungen, ist besonders wichtig, dass ein erfindungsgemäßes Dichtungselement trotz einer verringerten Permeabilität gegenüber gasförmigen und/oder einer verringerten Durchlässigkeit gegenüber flüssigen Kohlenwasserstoffen oder Kraftstoff-/Öl-Komponenten ihre gleichzeitig notwendigen elastomeren Eigenschaften nicht verliert und daher die Dichtfunktion nicht beeinträchtigt wird. Ein derartiges Beibehalten bestimmter Eigenschaften und bei einer gleichzeitigen positiven Modifikation anderer Eigenschaften war für einen Fachmann nicht vorhersehbar, sondern ist vielmehr als in positiver Weise überraschend anzusehen.For these latter, but also other applications, it is particularly important that a sealing element according to the invention, despite reduced permeability to gaseous and / or reduced permeability to liquid hydrocarbons or fuel / oil components does not lose their simultaneously required elastomeric properties and therefore the Sealing function is not affected. Such retention of certain properties and simultaneous positive modification of other properties was not foreseeable by a person skilled in the art, but rather to be regarded as positively surprising.
BeispieleExamples
Herstellung eines Dichtungselements mit OberflächenfluorierungProduction of a sealing element with surface fluorination
Zum Nachweis der Reduktion der Kohlenwasserstoff Permeation durch das Oberfiächen- flourieren wurde eine Prüfgeometrie gefertigt. Diese ist ein Ring aus einem Acrylatkautschuk mit ca. 100mm Durchmesser der ein Dichtprofil besitzt das in vielen Fällen bei Zylinder- kopfhauben-dichtungen zum Einsatz kommt. Diese Ringe wurden nach der Fertigung (die dem Standard Fertigungsverfahren für Elastomerdichtungen) entspricht einer Oberflächen- flourierung unterzogen.To prove the reduction of the hydrocarbon permeation by the Oberfiächen- flourieren a test geometry was manufactured. This is a ring made of an acrylate rubber with a diameter of approx. 100mm which has a sealing profile which in many cases is Hood gaskets is used. These rings have been surface-fused after fabrication (conforming to the standard elastomer seal manufacturing process).
In einer Vergleichenden Messung der Kraftstoffpermeationseigenschaften wurden Ringe die einer Oberflächenflourierung unterzogen wurden und solche ohne Oberflächenmodifikationen gegenübergestellt.In a comparative measurement of fuel permeation properties, rings subjected to surface flooding were compared with those without surface modifications.
In einem Messzeitraum von 30 Tagen unter Bedingungen wie Temp. 1200C unter Verwendung von reinem Prüfkraftstoff FAM A wurde in ersten Prinzipversuchen bis zu 30 % weniger Kraftstoffpermeation bei beschichteten Dichtringen im Vergleich zu unbeschichteten festgestellt. In a measurement period of 30 days under conditions such as temp. 120 0 C using pure test fuel FAM A was in the first principle experiments up to 30% less fuel permeation in coated sealing rings compared to uncoated found.

Claims

Ansprüche claims
1. Oberflächenmodifiziertes Dichtungselement mit einem Basis-Dichtungselement das mindestens teilweise aus Basis-Elastomermaterial, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus, Acrylat-Kautschuk (ACM), Ethylen-Acrylat-Kautschuk (AEM), Acryl- nitryl-Butadien-Kautschuk (NBR/HNBR), Ethylen-Vinylacetat-Copolymere (EVM), Fluorkautschuk (FPM), Thermoplastische Elastomere (TPE), Silikon und Kombinationen hiervon, ausgebildet ist, erhältlich durch ein Verfahren, welches eines der folgenden Schritte umfasst, Fluorieren der Oberfläche, Beschichten der Oberflächen mit einem Elastomer, Beschichten der Oberfläche mit einem mit Polytetra- fluorethylen angereicherten Elastomer oder Beschichten der Oberfläche mit Polytetrafluorethylen.1. A surface-modified sealing element comprising a base sealing element at least partially made of base elastomeric material selected from the group consisting of acrylate rubber (ACM), ethylene-acrylate rubber (AEM), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR / HNBR), ethylene-vinyl acetate copolymers (EVM), fluororubber (FPM), thermoplastic elastomers (TPE), silicone, and combinations thereof, obtainable by a process comprising any one of the following steps, surface fluorination, surface coating with an elastomer, coating the surface with a polytetrafluoroethylene-enriched elastomer, or coating the surface with polytetrafluoroethylene.
2. Oberflächenmodifiziertes Dichtungselement nach Anspruch 1, wobei die Basis- Dichtung neben dem mindestens einem Basis-Elastomer-Material mindestens ein Element aus Metall oder Legierung umfasst.2. A surface-modified seal member according to claim 1, wherein the base seal comprises at least one element of metal or alloy in addition to the at least one base elastomer material.
3. Oberflächenmodifiziertes Dichtungselement nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Basis-Dichtungselement ausgewählt ist, aus der Gruppe bestehend aus, Elastomerdichtungen ohne Trägerrahmen, T-Profϊlen, I-Profilen, Elastomerdichtungen mit Trägerrahmen, angespritzten Profilen, Profilen mit innenliegendem Trägerrahmen, Flachdichtungen mit Blechträgern, insbesondere Flachdichtungen mit Blechträgern, bei denen die Dichtbereiche auf mindestens zwei Seiten des Blechträgers aufgebracht sind.3. Surface-modified sealing element according to one of the preceding claims, wherein the base sealing member is selected from the group consisting of elastomer seals without support frame, T-Profϊlen, I-profiles, elastomer seals with support frame, molded profiles, profiles with internal support frame, flat gaskets with Sheet metal supports, in particular flat gaskets with sheet metal carriers, in which the sealing areas are applied to at least two sides of the sheet metal carrier.
4. Oberflächenmodifiziertes Dichtungselement nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das oberflächenmodifizierte Dichtungselement eine Ölwannendichtung, eine Ölsumpfwannendichtung, eine Zylinderkopfhaubendichtung oder Sauganlagensystem- Dichtung ist. 4. The surface-modified seal member of claim 1, wherein the surface-modified seal member is an oil pan gasket, an oil sump gasket, a cylinder head gasket, or a siphon system gasket.
5. Oberflächenmodifiziertes Dichtungselement nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die oberflächenmodifizierte Schicht nur einen Teilbereich der Oberfläche des Dichtungselements bedeckt.The surface-modified seal member according to any one of the preceding claims, wherein the surface-modified layer covers only a portion of the surface of the seal member.
6. Oberflächenmodifiziertes Dichtungselement nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Elastomer mit niedrigerem Permeationskoeffizienten als das Basis- Elastomer ein Fluor-Kautschuk-Elastomer ist.A surface-modified seal member according to any one of the preceding claims, wherein the elastomer having a lower permeation coefficient than the base elastomer is a fluoro rubber elastomer.
7. Verfahren zur Herstellung eines oberflächenmodifizierten Dichtungselements, welches umfasst:7. A method of making a surface modified seal member comprising:
Bereitstellen eines Basis-Dichtungselements, das zumindest teilweise aus Basis- Elastomermaterial gebildet ist,Providing a base sealing element at least partially formed from base elastomeric material,
Modifizieren zumindest eines Teils der Oberfläche des Basis-Dichtungselements, derart dass das resultierende, oberflächenmodifizierte Dichtungselement eine verringerte Permeabilität gegenüber gasförmigen und/oder flüssigen Kohlenwasserstoffen oder Kraftstoff-/Öl-Komponenten im Vergleich zu dem nicht- oberflächenmodifizierten Basis-Dichtungselement aufweist, wobei das Modifizieren zumindest eines Teils der Oberfläche des Basis-Dichtungselements einen der folgenden Schritte umfasst:Modifying at least a portion of the surface of the base seal member such that the resulting surface modified seal member has reduced permeability to gaseous and / or liquid hydrocarbons or fuel / oil components as compared to the non-surface modified base seal member; at least part of the surface of the base sealing element comprises one of the following steps:
Modifizieren der Oberfläche des Basis-Dichtungselements durch Gasphasen- Fluorierung und/oder Beschichten des Basis-Dichtungselements mit einem Beschichtungselastomergemisch in Fluidform, wobei das Beschichtungselastomer ausgewählt ist, aus der Gruppe bestehend aus, Elastomere mit niedrigerem Permeationskoeffizienten als das Basis-Elastomer, Gemische, umfassend ein Elastomer mit niedrigerem Permeationskoeffizienten als das Basis-Elastomer und Polytetrafluorethylen, und Polytetrafluorethylen.Modifying the surface of the base seal member by gas phase fluorination and / or coating the base seal member with a coating elastomer mixture in fluid form, wherein the coating elastomer is selected from the group consisting of elastomers having a lower permeation coefficient than the base elastomer, mixtures an elastomer having a lower permeation coefficient than the base elastomer and polytetrafluoroethylene, and polytetrafluoroethylene.
8. Verfahren zur Herstellung eines oberflächenmodifizierten Dichtungselements nach Anspruch 7, wobei das Basis-Elastomermaterial ausgewählt ist, aus der Gruppe, bestehend aus Acrylat-Kautschuk (ACM), Ethylen-Acrylat-Kautschuk (AEM), Acrylnitryl-Butadien-Kautschuk (NBR/HNBR), Ethylen-Vinylacetat-Copolymere (EVM), Fluorkautschuk (FPM), Thermoplastische Elastomere (TPE), Silikon und Kombinationen hiervon.A method of making a surface modified sealant according to claim 7, wherein said base elastomeric material is selected from the group consisting of acrylate rubber (ACM), ethylene acrylate rubber (AEM), acrylonitrile butadiene rubber (NBR / HNBR), ethylene-vinyl acetate copolymers (EVM), fluororubber (FPM), thermoplastic elastomers (TPE), silicone, and combinations thereof.
9. Verfahren zur Herstellung eines oberflächenmodifizierten Dichtungselements nach einem der vorstehenden Ansprüche 7 bis 8, wobei das Basis-Dichtungselement neben dem Basis-Elastomer-Material mindestens ein Element aus Metall oder Legierung umfasst.9. A method for producing a surface-modified seal member according to any one of the preceding claims 7 to 8, wherein the base seal member in addition to the base elastomer material comprises at least one element of metal or alloy.
10. Verfahren zur Herstellung eines oberflächenmodifizierten Dichtungselements nach einem der vorstehenden Ansprüche 7 bis 9, wobei das oberflächenmodifizierte Dichtungselement eine Ölwannendichtung, eine Ölsumpfwannendichtung, eine Zylinderkopfhaubendichtung oder eine Sauganlagensystem-Dichtung ist.A method of manufacturing a surface-modified seal member according to any of the preceding claims 7 to 9, wherein the surface-modified seal member is an oil pan gasket, an oil sump gasket, a cylinder head gasket, or a suction system gasket.
11. Verfahren zur Herstellung eines oberflächenmodifizierten Dichtungselements nach einem der vorstehenden Ansprüche 7 bis 10, wobei das Modifizieren der Oberfläche des Basis-Dichtungselements auf der vollständigen Oberfläche des Basis-Dichtungselements oder auf einem Teilbereich des Basis-Dichtungselements ausgeführt wird.The method of manufacturing a surface-modified seal member according to any of the preceding claims 7 to 10, wherein modifying the surface of the base seal member is performed on the entire surface of the base seal member or on a portion of the base seal member.
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 7 bis 11, wobei das Elastomer mit niedrigerem Permeationskoeffizienten als Beschichtungs-Elastomer ein Fluor- Kautschuk-Elastomer ist.12. The method according to any one of the preceding claims 7 to 11, wherein the elastomer having a lower permeation coefficient as a coating elastomer is a fluoro rubber elastomer.
13. Verwendung eines oberflächenmodifizierten Elastomermaterials in einem Dichtungselement, wobei das oberflächenmodifizierte Elastomermaterial eine verringerte Permeabilität gegenüber gasförmigen und/oder flüssigen Kohlenwasserstoffen oder Kraftstoff-/Öl-Komponenten im Vergleich zu dem nicht-oberflächenmodifizierten Elastomermaterial aufweist, wobei das oberflächenmodifizierte Elastomermaterial eine Schicht aufweist, die ausgewählt ist, aus der Gruppe bestehend aus, Basis-Elastomer, das durch Gasphasen- Fluorierung oberflächenmodifiziert ist, Schicht aufgebracht durch Beschichtung mit einem Beschichtungselastomer in Fluidform, wobei das Beschichtungselastomer ausgewählt ist, aus der Gruppe bestehend aus, Elastomere mit niedrigerem Permeationskoeffizienten als das Basis-Elastomer, Gemische umfassend, ein Elastomer mit niedrigerem Permeationskoeffizienten als das Basis-Elastomer und Polytetrafluorethylen, und Polytetrafluorethylen.Use of a surface modified elastomeric material in a sealing member, wherein the surface modified elastomeric material has reduced permeability to gaseous and / or liquid hydrocarbons or fuel / oil components compared to the non-surface modified elastomeric material, the surface modified elastomeric material comprising a layer is selected from the group consisting of base elastomer surface modified by gas phase fluorination, coated by coating with a coating elastomer in fluid form, wherein the coating elastomer is selected from the group consisting of lower permeability elastomers than the base elastomer, comprising blends, a lower permeation-rate elastomer than the base elastomer and polytetrafluoroethylene, and polytetrafluoroethylene.
14. Verwendung nach Anspruch 13, wobei das das Basis-Elastomermaterial ausgewählt ist, aus der Gruppe bestehend aus, Acrylat-Kautschuk (ACM), Ethylen-Acrylat- Kautschuk (AEM), Acrylnitryl-Butadien-Kautschuk (NBR/HNBR), Ethylen- Vinylacetat-Copolymere (EVM), Fluorkautschuk (FPM), Thermoplastische Elastomere (TPE), Silikon und Kombinationen hiervon.Use according to claim 13, wherein said base elastomeric material is selected from the group consisting of: acrylate rubber (ACM), ethylene-acrylate rubber (AEM), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR / HNBR), ethylene Vinyl acetate copolymers (EVM), fluororubber (FPM), thermoplastic elastomers (TPE), silicone and combinations thereof.
15. Verwendung eines oberflächenmodifizierten Dichtungselements nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einer Anordnung, in der das Dichtungselement oder Teile hiervon zumindest zeitweise in Kontakt mit flüssigen und/oder gasförmigen Kraftstoffen oder Ölen, insbesondere gasförmigen Kohlenwasserstoffen sind.15. Use of a surface-modified sealing element according to one of claims 1 to 6 in an arrangement in which the sealing element or parts thereof are at least temporarily in contact with liquid and / or gaseous fuels or oils, in particular gaseous hydrocarbons.
16. Verwendung eines oberflächenmodifizierten Dichtungselements nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 5 und 6 als Ölwannendichtung, Ölsumpfwannendichtung, Zylinderkopfhaubendichtung oder Sauganlagensystem-Dichtung. 16. Use of a surface-modified sealing element according to any one of claims 1, 2, 3, 5 and 6 as oil pan gasket, oil sump gasket, cylinder head gasket or Sauganlagensystem seal.
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